JP2014030285A - Electric power conversion system, charger having the same, and switching control method therefor - Google Patents

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真志 忽那
Nobumasa Ushiro
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power conversion system, which have switching circuits with a plurality of phases, capable of achieving such a configuration that more effective power conversion is performed even under a light load.SOLUTION: The electric power conversion system (1) includes: a power converter (10) that converts input power to output power on the basis of a current command value input from the outside and a controller (30) that controls operations of the power converter (10). The power converter (10) has switching circuits (21-24) with a plurality of phases, connected in parallel to each other. The controller (30) switches the switching circuits (21-24) with the plurality of phases so that phases of output currents of the respective phases are different from each other and stops at least a part of the switching operations of the switching circuits (21-24) with the plurality of phases according to a decrease in the current command value.

Description

本発明は、複数相のスイッチング回路をスイッチング動作させることにより、電流指令値に応じて入力電力を出力電力に変換する電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device that converts input power into output power in accordance with a current command value by performing a switching operation of a multi-phase switching circuit.

従来より、複数相のスイッチング回路をスイッチング動作させることにより、電流指令値に応じて入力電力を出力電力に変換する電力変換装置が知られている。このような電力変換装置としては、例えば特許文献１に開示されるように、コンバータを同一のＮ個の部分（スライス）に分割して各々が全体の電力の１／Ｎを処理する、いわゆるインターリーブ型のパワーコンバータが知られている。このパワーコンバータでは、各スライスを、３６０／Ｎ度間隔の異なる位相によって、動作させる。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a power conversion device that converts input power into output power in accordance with a current command value by performing a switching operation of a multi-phase switching circuit. As such a power conversion device, as disclosed in, for example, Patent Document 1, a converter is divided into the same N parts (slices), each processing 1 / N of the total power, so-called interleaving A type of power converter is known. In this power converter, each slice is operated with different phases at intervals of 360 / N degrees.

このようなインターリーブ型の電力変換装置では、各相の電力変換部から出力される電流の位相をずらすことにより、リプル電流の発生などを防止することができる。   In such an interleaved power conversion device, it is possible to prevent the occurrence of ripple current and the like by shifting the phase of the current output from the power conversion unit of each phase.

特開平８−８４４６５号公報JP-A-8-84465

ところで、前記特許文献１に開示される構成のように、電力変換装置を複数相の電力変換部分によって構成する場合、一般的に、該電力変換部分は、スイッチング素子によって構成される。そうすると、各相で一定のスイッチング損失が必ず生じる。   By the way, when a power converter is comprised by the power conversion part of a several phase like the structure disclosed by the said patent document 1, generally this power conversion part is comprised by the switching element. Then, a constant switching loss always occurs in each phase.

電力変換装置から出力する電力が大きい場合には、相対的にスイッチング損失は小さいため、あまりスイッチング損失は問題にならない。しかしながら、電池を充電する場合のように、途中から供給する電力が小さくなるような場合には、各相のスイッチング素子を動作させると、軽負荷の状態でも一定のスイッチング損失が生じる。そうすると、出力電力に比べてスイッチング損失の割合が高くなるため、電力変換の効率が低下する。   When the power output from the power converter is large, the switching loss is relatively small, so the switching loss is not a problem. However, when the power supplied from the middle becomes small as in the case of charging the battery, when the switching element of each phase is operated, a constant switching loss occurs even in a light load state. Then, since the ratio of switching loss becomes high compared with output power, the efficiency of power conversion falls.

本発明の目的は、複数相のスイッチング回路を有する電力変換装置において、軽負荷の場合でも、より効率良く電力変換を行えるような構成を得ることにある。   An object of the present invention is to obtain a configuration capable of performing power conversion more efficiently even in the case of a light load in a power conversion device having a multi-phase switching circuit.

本発明の一実施形態に係る電力変換装置は、外部から入力される電流指令値に基づいて入力電力を出力電力に変換する電力変換部と、前記電力変換部の動作を制御する制御部とを備える。前記電力変換部は、互いに並列に接続された複数相のスイッチング回路を有する。前記制御部は、前記複数相のスイッチング回路を、各相の出力電流の位相が異なるようにスイッチング動作させるとともに、前記電流指令値の低下に応じて前記複数相のスイッチング回路のうち少なくとも一部のスイッチング動作を停止させる（第１の構成）。   A power conversion device according to an embodiment of the present invention includes a power conversion unit that converts input power into output power based on a current command value input from the outside, and a control unit that controls the operation of the power conversion unit. Prepare. The power conversion unit includes a plurality of switching circuits connected in parallel to each other. The control unit causes the switching circuit of the plurality of phases to perform a switching operation so that the phase of the output current of each phase is different, and at least a part of the switching circuit of the plurality of phases according to a decrease in the current command value The switching operation is stopped (first configuration).

これにより、複数相のスイッチング回路を有する電力変換装置において、軽負荷になった場合でも、無駄なスイッチング動作をなくして、スイッチング損失を低減することができる。すなわち、電力変換装置が軽負荷の場合には、電力変換部に外部から入力される電流指令値も低下するため、このときには、電流指令値に応じて複数相のスイッチング回路のうち少なくとも一部のスイッチング回路のスイッチング動作を停止させる。これにより、電力変換装置が軽負荷の場合に、スイッチング回路が無駄にスイッチング動作するのを防止できる。したがって、スイッチング損失を減らして、軽負荷時の電力変換の効率を向上することができる。   Thereby, in a power converter having a switching circuit of a plurality of phases, even when the load becomes light, useless switching operation can be eliminated and switching loss can be reduced. That is, when the power converter is a light load, the current command value input from the outside to the power converter also decreases, and at this time, at least a part of the switching circuits of the plurality of phases according to the current command value. The switching operation of the switching circuit is stopped. Thereby, when the power converter is lightly loaded, it is possible to prevent the switching circuit from performing a wasteful switching operation. Therefore, the switching loss can be reduced and the efficiency of power conversion at light load can be improved.

前記第１の構成において、前記制御部は、前記複数相のスイッチング回路のスイッチング動作を、前記電流指令値に応じて順に停止させるのが好ましい（第２の構成）。   In the first configuration, it is preferable that the control unit sequentially stops the switching operation of the multi-phase switching circuit according to the current command value (second configuration).

これにより、複数相のスイッチング回路は、電流指令値に応じて順にスイッチング動作を停止するため、無駄なスイッチング動作をより確実に減らすことができる。したがって、電力変換装置の軽負荷時に、より効率良く電力変換を行うことができる。   Thereby, since the switching circuit of multiple phases stops switching operation in order according to an electric current command value, it can reduce useless switching operation more reliably. Therefore, power conversion can be performed more efficiently when the power converter is lightly loaded.

前記第１または第２の構成において、前記制御部は、前記電流指令値を各相の許容電流値で除すことによって必要なスイッチング回路の相数を求める相数算出部と、前記相数算出部によって算出された相数に応じて、前記複数相のスイッチング回路のうちスイッチング動作を停止させるスイッチング回路を選択する選択部とを有するのが好ましい（第３の構成）。   In the first or second configuration, the control unit divides the current command value by an allowable current value of each phase to obtain a required number of phases of the switching circuit; and the phase number calculation It is preferable to include a selection unit that selects a switching circuit that stops the switching operation among the switching circuits of the plurality of phases according to the number of phases calculated by the unit (third configuration).

これにより、電流指令値に応じてスイッチング動作させるスイッチング回路の数を決めることができる。したがって、電流指令値に応じて必要なスイッチング回路のみを駆動させることができるため、電力変換装置の軽負荷時において、より効率良く電力変換を行うことができる。   Thereby, the number of switching circuits to be switched according to the current command value can be determined. Therefore, since only a necessary switching circuit can be driven according to the current command value, power conversion can be performed more efficiently when the power converter is lightly loaded.

前記第１から第３の構成のうちいずれか一つの構成において、前記制御部は、前記複数相のスイッチング回路のうち一相のスイッチング回路のスイッチング動作を停止した後、別のスイッチング回路のスイッチング動作を停止する際に、前記一相のスイッチング回路がスイッチング動作していたときの出力電流の位相に対して最も位相差が大きい相のスイッチング回路のスイッチング動作を停止するのが好ましい（第４の構成）。   In any one of the first to third configurations, the control unit stops a switching operation of a one-phase switching circuit among the plurality of switching circuits, and then performs a switching operation of another switching circuit. When stopping the switching, it is preferable to stop the switching operation of the phase switching circuit having the largest phase difference with respect to the phase of the output current when the one-phase switching circuit is switching (fourth configuration). ).

これにより、複数相のスイッチング回路のうちスイッチング動作しているスイッチング回路から出力される電流の位相が偏るのを防止できる。したがって、一部の相のスイッチング回路のスイッチング動作を停止した状態でもリプル電流の増加を抑制することができる。   Thereby, it can prevent that the phase of the electric current output from the switching circuit which is switching-operation among the switching circuits of a plurality of phases is biased. Therefore, an increase in the ripple current can be suppressed even when the switching operation of some of the phase switching circuits is stopped.

すなわち、出力電流の位相が異なるように動作していた複数相のスイッチング回路のうち、最初にスイッチング動作を停止した一相のスイッチング回路とは最も位相差が大きい相のスイッチング回路のスイッチング動作を停止することで、スイッチング動作している残りの相のスイッチング回路から出力される電流の位相差が大きくなるのを防止できる。これにより、複数相のスイッチング回路のスイッチング動作を順に停止した場合でも、出力電流の位相が偏るのを防止でき、出力電流に大きなリプル電流が生じるのを防止できる。   That is, the switching operation of the switching circuit of the phase having the largest phase difference from the one-phase switching circuit that stopped the switching operation first among the switching circuits of the plurality of phases that were operated so that the phases of the output currents are different. By doing so, it is possible to prevent the phase difference of the current output from the switching circuit of the remaining phase that is performing the switching operation from increasing. As a result, even when the switching operations of the multi-phase switching circuit are sequentially stopped, it is possible to prevent the phase of the output current from being biased and to prevent a large ripple current from being generated in the output current.

前記第４の構成において、前記複数相のスイッチング回路は、４相以上のスイッチング回路であるのが好ましい（第５の構成）。   In the fourth configuration, the multi-phase switching circuit is preferably a switching circuit having four or more phases (fifth configuration).

これにより、４相以上のスイッチング回路を順番に停止させた際に、出力電流でリプル電流が増大するのを抑制しつつ、効率良く電力変換を行うことができる。すなわち、上述の第４の構成のように１相のスイッチング回路のスイッチング動作を停止させた後、該１相のスイッチング回路の出力電流の位相とは最も位相差が大きい別の相のスイッチング回路のスイッチング動作を停止させる場合でも、残りの相のスイッチング回路によって、出力電流の位相の偏りを防止できる。これにより、一部の相のスイッチング回路のスイッチング動作を停止しても、残りの相のスイッチング回路のスイッチング動作によって、リプル電流の増加を抑制することができる。   As a result, when switching circuits of four or more phases are stopped in order, power conversion can be performed efficiently while suppressing an increase in the ripple current due to the output current. That is, after the switching operation of the one-phase switching circuit is stopped as in the fourth configuration described above, the phase of the output circuit of the other phase having the largest phase difference from the phase of the output current of the one-phase switching circuit. Even when the switching operation is stopped, the phase deviation of the output current can be prevented by the remaining phase switching circuit. Thereby, even if the switching operation of a part of the phase switching circuits is stopped, an increase in the ripple current can be suppressed by the switching operation of the remaining phase switching circuits.

本発明の一実施形態に係る充電装置は、前記第１から第５の構成のうちいずれか一つの構成の電力変換装置を備える。前記電力変換装置によって出力される出力電流を用いて電池の充電を行う（第６の構成）。   A charging device according to an embodiment of the present invention includes a power conversion device having any one of the first to fifth configurations. The battery is charged using the output current output from the power converter (sixth configuration).

このように電池の充電を行う場合、充電の後半では、充電の前半に比べて少ない電流量で充電を行うことが多い。このような場合に、複数相のスイッチング回路をすべてスイッチング動作させると、出力に対してスイッチング損失の割合が大きくなり、電力変換の効率は低下する。   When the battery is charged in this way, in the second half of charging, charging is often performed with a smaller amount of current than in the first half of charging. In such a case, when the switching operation of all the multi-phase switching circuits is performed, the ratio of the switching loss to the output increases, and the efficiency of power conversion decreases.

これに対し、上述の第１から第５の構成のような電力変換装置を備えた充電装置によって電池の充電を行うことで、電池の充電後半での軽負荷の場合に、不要なスイッチング動作を減らすことができる。これにより、電池の充電時における電力変換の効率を向上することができる。   On the other hand, by charging the battery with the charging device having the power conversion device as in the first to fifth configurations described above, an unnecessary switching operation can be performed in the case of a light load in the latter half of the battery charging. Can be reduced. Thereby, the efficiency of the power conversion at the time of charge of a battery can be improved.

本発明の一実施形態に係る電力変換装置のスイッチング制御方法は、第１から第５の構成のうちいずれか一つの構成の電力変換装置のスイッチング制御方法である。そして、この電力変換装置のスイッチング制御方法は、前記電流指令値の低下を検出する電流指令値検出工程と、前記電流指令値検出工程による検出結果に応じて、前記複数相のスイッチング回路のうち少なくとも一部のスイッチング動作を停止するスイッチング制御工程とを有する（第１の方法）。   A switching control method for a power conversion device according to an embodiment of the present invention is a switching control method for a power conversion device having any one of the first to fifth configurations. And the switching control method of this power converter device includes at least a current command value detection step for detecting a decrease in the current command value and at least one of the plurality of phase switching circuits according to a detection result of the current command value detection step. A switching control step of stopping a part of the switching operation (first method).

これにより、電力変換装置が軽負荷の際に、無駄にスイッチング回路がスイッチング動作するのを防止できる。したがって、電力変換装置の軽負荷時に、電力変換の効率向上を図れる。   Thereby, it is possible to prevent the switching circuit from performing a wasteful switching operation when the power converter is lightly loaded. Therefore, it is possible to improve the efficiency of power conversion when the power converter is lightly loaded.

前記第１の方法において、前記電流指令値検出工程は、前記電流指令値を各相の許容電流値で除して必要なスイッチング回路の相数を求める相数演算工程と、前記必要な相数と、前記複数相のスイッチング回路の相数とを比較して、その結果を出力する比較工程とを有する。前記スイッチング制御工程は、前記比較工程の比較結果に基づいて、スイッチング動作を停止するスイッチング回路を選択するスイッチング回路選択工程と、前記スイッチング回路選択工程で選択されたスイッチング回路以外のスイッチング回路に、スイッチング動作を行うための制御信号を出力する制御信号出力工程とを有する（第２の方法）。   In the first method, the current command value detection step includes dividing the current command value by an allowable current value of each phase to obtain a required number of phases of the switching circuit, and the required number of phases. And a comparison step of comparing the number of phases of the plurality of switching circuits and outputting the result. The switching control step includes switching to a switching circuit selection step for selecting a switching circuit for stopping a switching operation based on a comparison result of the comparison step, and switching circuits other than the switching circuit selected in the switching circuit selection step. A control signal output step of outputting a control signal for performing the operation (second method).

これにより、上述の第１の方法を実現することができる。   Thereby, the above-mentioned first method can be realized.

前記第２の方法において、前記スイッチング回路選択工程は、前記複数相のスイッチング回路のうち一相のスイッチング回路のスイッチング動作を停止した後、別のスイッチング回路のスイッチング動作を停止する際に、前記一相のスイッチング回路がスイッチング動作していたときの出力電流の位相に対して最も位相差が大きい相のスイッチング回路を選択するのが好ましい（第３の方法）。   In the second method, the switching circuit selection step includes the step of stopping the switching operation of another switching circuit after stopping the switching operation of one phase switching circuit among the plurality of switching circuits. It is preferable to select the phase switching circuit having the largest phase difference with respect to the phase of the output current when the phase switching circuit is performing the switching operation (third method).

これにより、複数相のスイッチング回路のうちスイッチング動作しているスイッチング回路から出力される電流の位相が偏るのを防止できる。したがって、一部の相のスイッチング回路のスイッチング動作を停止した状態でもリプル電流の増加を抑制することができる。   Thereby, it can prevent that the phase of the electric current output from the switching circuit which is switching-operation among the switching circuits of a plurality of phases is biased. Therefore, an increase in the ripple current can be suppressed even when the switching operation of some of the phase switching circuits is stopped.

本発明の一実施形態に係る電力変換装置によれば、電力変換部は複数相のスイッチング回路を有し、スイッチング制御部は、前記複数相のスイッチング回路を異なる位相でスイッチング動作させる。そして、電流指令値が低下した際に、電流指令値に応じて前記複数相のスイッチング回路のうち少なくとも一部のスイッチング回路のスイッチング動作を停止する。これにより、電力変換装置が軽負荷の場合に、無駄なスイッチング動作を減らすことができ、電力変換の効率を向上することができる。   According to the power conversion device according to the embodiment of the present invention, the power conversion unit includes a plurality of phases of switching circuits, and the switching control unit performs switching operations of the plurality of phases of switching circuits in different phases. Then, when the current command value decreases, the switching operation of at least some of the switching circuits of the plurality of phases is stopped according to the current command value. Thereby, when a power converter device is light load, useless switching operation can be reduced and the efficiency of power conversion can be improved.

図１は、実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示す図である。Drawing 1 is a figure showing the schematic structure of the power converter concerning an embodiment. 図２は、電池を充電する際の電流指令値及びバッテリ電圧の変化を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing changes in the current command value and the battery voltage when charging the battery. 図３は、電力変換装置のスイッチング制御を示すフローである。FIG. 3 is a flow showing switching control of the power converter. 図４は、電力変換装置のスイッチング制御のうちＳＷ選択処理を示すフローである。FIG. 4 is a flowchart showing the SW selection process in the switching control of the power conversion device. 図５は、電力変換部における各相のスイッチング回路の出力電流の波形を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a waveform of an output current of each phase switching circuit in the power conversion unit. 図６は、電力変換部における各相のスイッチング回路の出力電流の波形を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a waveform of an output current of each phase switching circuit in the power conversion unit. 図７は、電力変換部における各相のスイッチング回路の出力電流の波形を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a waveform of an output current of each phase switching circuit in the power conversion unit. 図８は、電力変換部における各相のスイッチング回路の出力電流の波形を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a waveform of an output current of each phase switching circuit in the power conversion unit. 図９は、電力変換部における各相のスイッチング回路の出力電流の波形を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a waveform of an output current of each phase switching circuit in the power conversion unit. 図１０は、電力変換部における各相のスイッチング回路の出力電流の波形を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a waveform of an output current of each phase switching circuit in the power conversion unit. 図１１は、電力変換部における各相のスイッチング回路の出力電流の波形を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a waveform of an output current of the switching circuit of each phase in the power conversion unit.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１の概略構成を示す図である。電力変換装置１は、電池２に充電を行う充電装置３の一部として構成される。電力変換装置１は、複数相のスイッチング回路２１〜２４を有する電力変換部１０と、電力変換部１０の駆動を制御する制御部３０とを有する。なお、電池２は、例えばリチウムイオン電池などの二次電池である。 (overall structure)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a power conversion device 1 according to an embodiment of the present invention. The power conversion device 1 is configured as a part of a charging device 3 that charges the battery 2. The power conversion apparatus 1 includes a power conversion unit 10 having a plurality of switching circuits 21 to 24 and a control unit 30 that controls driving of the power conversion unit 10. The battery 2 is a secondary battery such as a lithium ion battery.

電力変換部１０は、スイッチング回路のスイッチング動作によって、指令値（例えば電流指令値）に応じて入力電力を所定の出力電力に変換する。本実施形態では、電力変換部１０は、例えば、入力電圧を所定の出力電圧に変換する降圧チョッパである。なお、電力変換部１０は、昇圧チョッパなど、他の電力変換回路であってもよい。   The power conversion unit 10 converts input power into predetermined output power according to a command value (for example, a current command value) by a switching operation of the switching circuit. In the present embodiment, the power conversion unit 10 is, for example, a step-down chopper that converts an input voltage into a predetermined output voltage. The power conversion unit 10 may be another power conversion circuit such as a boost chopper.

詳しくは、電力変換部１０は、直列に接続された一対のスイッチング素子１１，１２と、それらのスイッチング素子の中点に接続されるインダクタ１５とを備える。   Specifically, the power conversion unit 10 includes a pair of switching elements 11 and 12 connected in series, and an inductor 15 connected to the midpoint of these switching elements.

一対のスイッチング素子１１，１２は、それぞれ、例えばＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子からなる。本実施形態では、スイッチング素子１１，１２をＩＧＢＴによって構成した場合を例に説明する。なお、スイッチング素子１１，１２は、回路内の電流をＯＮ及びＯＦＦすることができる構成であれば、どのような構成であってもよい。   The pair of switching elements 11 and 12 are each composed of a semiconductor element such as an IGBT or a MOSFET. In the present embodiment, a case where the switching elements 11 and 12 are configured by IGBT will be described as an example. The switching elements 11 and 12 may have any configuration as long as the current in the circuit can be turned on and off.

一対のスイッチング素子１１，１２は、一方のスイッチング素子１１のコレクタ側が図示しない電源の高圧側に接続される一方、他方のスイッチング素子１２のエミッタ側が図示しない電源の低圧側に接続される。また、本実施形態の例では、一対のスイッチング素子１１，１２は、図示しない電源に対して並列に４組、接続されている。   In the pair of switching elements 11, 12, the collector side of one switching element 11 is connected to the high voltage side of the power source (not shown), while the emitter side of the other switching element 12 is connected to the low voltage side of the power source (not shown). In the example of the present embodiment, four pairs of the switching elements 11 and 12 are connected in parallel to a power source (not shown).

また、スイッチング素子１１，１２には、それぞれ、ダイオード１３，１４が並列に接続されている。具体的には、ダイオード１３，１４は、それぞれ、アノード側がスイッチング素子１１，１２のエミッタ側に接続されているとともに、カソード側がスイッチング素子１１，１２のコレクタ側に接続されている。   Further, diodes 13 and 14 are connected in parallel to the switching elements 11 and 12, respectively. Specifically, the diodes 13 and 14 have the anode side connected to the emitter side of the switching elements 11 and 12 and the cathode side connected to the collector side of the switching elements 11 and 12, respectively.

インダクタ１５は、一端側が一対のスイッチング素子１１，１２の中点に接続されている一方、他端側が電池２の正極側に接続されている。インダクタ１５は、複数の一対のスイッチング素子に対し、それぞれ接続されている。各一対のスイッチング素子に接続されたインダクタ１５は、電池２の正極側で互いに接続されている。   The inductor 15 has one end connected to the midpoint of the pair of switching elements 11 and 12, and the other end connected to the positive electrode side of the battery 2. The inductor 15 is connected to each of a plurality of pairs of switching elements. The inductors 15 connected to each pair of switching elements are connected to each other on the positive electrode side of the battery 2.

換言すると、電力変換部１０は、一対のスイッチング素子１１，１２とダイオード１３，１４とインダクタ１５とを備えたスイッチング回路２１〜２４を複数有する。スイッチング回路２１〜２４は、電池２及び図示しない電源に対して互いに並列に接続されている。これにより、スイッチング回路２１〜２４は、複数相（本実施形態では４相）のスイッチング回路を構成する。なお、スイッチング回路は、少なくともスイッチング素子を備えていれば、他にどのような構成部品を備えていてもよいし、スイッチング素子のみによって構成されていてもよい。   In other words, the power conversion unit 10 includes a plurality of switching circuits 21 to 24 including a pair of switching elements 11 and 12, diodes 13 and 14, and an inductor 15. The switching circuits 21 to 24 are connected in parallel to the battery 2 and a power source (not shown). Accordingly, the switching circuits 21 to 24 constitute a switching circuit having a plurality of phases (four phases in the present embodiment). Note that the switching circuit may include any other component as long as it includes at least a switching element, or may include only a switching element.

複数相のスイッチング回路２１〜２４は、出力電流の位相が互いに異なるように、一対のスイッチング素子１１，１２のうち一方のスイッチング素子１１がスイッチング制御される。図５に、４相のスイッチング回路２１〜２４（図５ではＳＷ１〜ＳＷ４）の出力電流の波形を示す。このように、複数相のスイッチング回路２１〜２４を、出力電流の位相が互いに異なるようにスイッチング動作させることにより、電力変換部１０は、電池２に対して、リプル電流が少ない電流を供給することが可能になる。なお、複数相のスイッチング回路２１〜２４において、一対のスイッチング素子１１，１２のうち他方のスイッチング素子１２は、スイッチング動作しない。すなわち、スイッチング素子１２に並列に接続されたダイオード１４のみが回路の一部として使用される。   In the multiple-phase switching circuits 21 to 24, one of the pair of switching elements 11 and 12 is subjected to switching control so that the phases of the output currents are different from each other. FIG. 5 shows waveforms of output currents of the four-phase switching circuits 21 to 24 (SW1 to SW4 in FIG. 5). In this way, the power conversion unit 10 supplies the battery 2 with a small ripple current by switching the multi-phase switching circuits 21 to 24 so that the phases of the output currents are different from each other. Is possible. In the multi-phase switching circuits 21 to 24, the other switching element 12 of the pair of switching elements 11 and 12 does not perform a switching operation. That is, only the diode 14 connected in parallel to the switching element 12 is used as a part of the circuit.

また、後述するように、複数相のスイッチング回路２１〜２４では、それぞれのインダクタ１５よりも電池２の正極側の電流が検出されて、制御部３０に入力される。スイッチング回路２１〜２４で検出された電流は、制御部３０において電流制御のためのＰＩ制御に用いられる。   Further, as will be described later, in the multi-phase switching circuits 21 to 24, the current on the positive electrode side of the battery 2 from each inductor 15 is detected and input to the control unit 30. The current detected by the switching circuits 21 to 24 is used for PI control for current control in the control unit 30.

なお、電力変換部１０は、図示しない電源及び複数相のスイッチング回路２１〜２４に対して並列に接続されたコンデンサ１６も有する。   The power conversion unit 10 also includes a capacitor 16 connected in parallel to a power source (not shown) and the plural-phase switching circuits 21 to 24.

（制御部）
制御部３０は、電力変換部１０の複数相のスイッチング回路２１〜２４のうち、スイッチング動作を行うスイッチング素子１１に対して駆動信号を出力する。すなわち、制御部３０は、複数相のスイッチング回路２１〜２４に対して、出力電流の位相が異なるようにスイッチング素子１１のスイッチング制御を行う。また、制御部３０は、後述するように、外部から入力される電流指令値に応じて、複数相のスイッチング回路２１〜２４のうち一部のスイッチング回路のスイッチング動作を停止する。 (Control part)
The control unit 30 outputs a drive signal to the switching element 11 that performs the switching operation among the switching circuits 21 to 24 of the plurality of phases of the power conversion unit 10. That is, the control unit 30 performs switching control of the switching element 11 so that the phases of the output currents are different from each other for the multi-phase switching circuits 21 to 24. Moreover, the control part 30 stops the switching operation | movement of some switching circuits among the switching circuits 21-24 of multiple phases according to the electric current command value input from the outside so that it may mention later.

詳しくは、図１に示すように、制御部３０は、電流指令演算部３１（相数算出部）、デューティ比算出部３２、ＳＷ選択部３３（選択部）及びＰＷＭ制御部３４を備える。   Specifically, as illustrated in FIG. 1, the control unit 30 includes a current command calculation unit 31 (phase number calculation unit), a duty ratio calculation unit 32, a SW selection unit 33 (selection unit), and a PWM control unit 34.

電流指令演算部３１は、制御部３０に入力される電流指令値Ｉｒｅｆから、スイッチング動作する各相のスイッチング回路に対応する指令値を演算する。すなわち、電流指令演算部３１は、電力変換部１０から電流指令値Ｉｒｅｆに応じた電流が出力されるように、該電流指令値Ｉｒｅｆを、スイッチング動作するスイッチング回路の数（本実施形態ではスイッチング素子１１の数と同じ）で除して、各相のスイッチング回路に対応する電流指令値を求める。   The current command calculation unit 31 calculates a command value corresponding to the switching circuit of each phase that performs a switching operation from the current command value Iref input to the control unit 30. That is, the current command calculation unit 31 sets the current command value Iref to the number of switching circuits that perform a switching operation (in this embodiment, the switching element so that a current corresponding to the current command value Iref is output from the power conversion unit 10. The current command value corresponding to the switching circuit of each phase is obtained by dividing by the same as the number of 11).

また、電流指令演算部３１は、電流指令値Ｉｒｅｆを、電力変換部１０の各相の許容電流値Ｉｕｎｉｔで除して、電流指令値Ｉｒｅｆに対して必要な相数Ｎを算出する。この電流指令演算部３１で算出された必要な相数Ｎは、ＳＷ選択部３３に信号として出力される。前記必要な相数Ｎは、整数とは限らない。   Moreover, the current command calculation unit 31 divides the current command value Iref by the allowable current value Iunit of each phase of the power conversion unit 10 and calculates the necessary number N of phases for the current command value Iref. The required number of phases N calculated by the current command calculation unit 31 is output to the SW selection unit 33 as a signal. The required number of phases N is not necessarily an integer.

なお、制御部３０は、電流指令値Ｉｒｅｆを用いて電流指令演算部３１で演算する前に信号処理を行うためのランプ部３５を有する。このランプ部３５は、ランプ関数を用いて信号処理を行うことにより、電流指令値Ｉｒｅｆがステップ信号のときにハンチングの発生を防止する。   The control unit 30 includes a lamp unit 35 for performing signal processing before the current command calculation unit 31 calculates the current command value Iref. The ramp unit 35 performs signal processing using a ramp function, thereby preventing hunting from occurring when the current command value Iref is a step signal.

デューティ比算出部３２は、電流指令演算部３１で求めた各相の電流指令値と電力変換部１０における各相のスイッチング回路の出力電流とを用いて、各相のデューティ比を算出する。具体的には、デューティ比算出部３２は、電力変換部１０の各相のスイッチング回路に対応して、それぞれ、電流演算部４１と、ＰＩ演算部４２と、クランプ部４３と、三角波比較部４４とを有する。すなわち、電流演算部４１、ＰＩ演算部４２、クランプ４３及び三角波比較部４４は、それぞれ、電力変換部１０の各相のスイッチング回路に対応して設けられている。   The duty ratio calculation unit 32 calculates the duty ratio of each phase using the current command value of each phase obtained by the current command calculation unit 31 and the output current of the switching circuit of each phase in the power conversion unit 10. Specifically, the duty ratio calculation unit 32 corresponds to each phase switching circuit of the power conversion unit 10, and includes a current calculation unit 41, a PI calculation unit 42, a clamp unit 43, and a triangular wave comparison unit 44, respectively. And have. That is, the current calculation unit 41, the PI calculation unit 42, the clamp 43, and the triangular wave comparison unit 44 are provided corresponding to the switching circuits of the respective phases of the power conversion unit 10.

電流演算部４１は、各相の電流指令値と電力変換部１０における各相のスイッチング回路の出力電流との差を求める。なお、電力変換部１０における各相のスイッチング回路の出力電流は、フィルタ部３６によって、フィルタ処理される。すなわち、制御部３０は、電力変換部１０における各相のスイッチング回路の出力電流をフィルタ処理するためのフィルタ部３６を有する。   The current calculation unit 41 obtains a difference between the current command value of each phase and the output current of the switching circuit of each phase in the power conversion unit 10. The output current of each phase switching circuit in the power conversion unit 10 is filtered by the filter unit 36. That is, the control unit 30 includes a filter unit 36 for filtering the output current of each phase switching circuit in the power conversion unit 10.

ＰＩ演算部４２は、電流演算部４１で算出した差を用いてＰＩ制御の演算を行う。ＰＩ制御の演算は、従来のＰＩ制御と同様なので、詳しい説明を省略する。   The PI calculation unit 42 calculates PI control using the difference calculated by the current calculation unit 41. Since the calculation of PI control is the same as that of conventional PI control, detailed description is omitted.

クランプ部４３は、ＰＩ演算部４２の演算結果を波形出力する。   The clamp unit 43 outputs the calculation result of the PI calculation unit 42 as a waveform.

三角波比較部４４は、クランプ部４３から出力された波形を三角波キャリアと比較してデューティ比を求める。すなわち、三角波比較部４４は、いわゆる三角波比較方式によって、ＰＩ演算部４２で得られた波形を所定のデューティ比を有する矩形波に変換する。   The triangular wave comparison unit 44 compares the waveform output from the clamp unit 43 with a triangular wave carrier to obtain a duty ratio. That is, the triangular wave comparison unit 44 converts the waveform obtained by the PI calculation unit 42 into a rectangular wave having a predetermined duty ratio by a so-called triangular wave comparison method.

ＳＷ選択部３３は、制御部３０に入力される電流指令値Ｉｒｅｆに応じて、電力変換部１０における複数相のスイッチング回路２１〜２４のうちスイッチング動作を停止させる相のスイッチング回路２１〜２４を選択する。具体的には、ＳＷ選択部３３は、後述するように、図４に示すフローに従って、電力変換部１０における複数相のスイッチング回路２１〜２４のうちスイッチング動作を停止させる相のスイッチング回路を選択する。さらに、ＳＷ選択部３３は、電力変換部１０における複数相のスイッチング回路２１〜２４のうちスイッチング動作するスイッチング回路の相数Ｂをカウントする。なお、ＳＷ選択部３３によってカウントされたスイッチング回路の相数Ｂは、上述の電流指令演算部３１に入力される。   The SW selection unit 33 selects the switching circuits 21 to 24 for stopping the switching operation among the switching circuits 21 to 24 for the plurality of phases in the power conversion unit 10 according to the current command value Iref input to the control unit 30. To do. Specifically, as will be described later, the SW selection unit 33 selects a phase switching circuit for stopping the switching operation from among the plurality of phase switching circuits 21 to 24 in the power conversion unit 10 in accordance with the flow shown in FIG. . Further, the SW selection unit 33 counts the number B of the switching circuits that perform the switching operation among the plurality of switching circuits 21 to 24 in the power conversion unit 10. The phase number B of the switching circuit counted by the SW selection unit 33 is input to the current command calculation unit 31 described above.

具体的には、図１に示すように、ＳＷ選択部３３は、選択判定部５１と、カウント部５２とを有する。   Specifically, as illustrated in FIG. 1, the SW selection unit 33 includes a selection determination unit 51 and a count unit 52.

選択判定部５１は、電流指令演算部３１によって算出されたスイッチング動作が必要な相数Ｎに基づいて、電力変換部１０における複数相のスイッチング回路２１〜２４のうちスイッチングを停止させるスイッチング回路を選択する。選択判定部５１の詳しい判定動作については後述するが、電流指令演算部３１によって算出されたスイッチング動作が必要な相数Ｎに対し、スイッチング動作しているスイッチング回路の数が多い場合、選択判定部５１は、スイッチング動作を停止するスイッチング回路を選択する。   The selection determination unit 51 selects a switching circuit that stops switching among the multiple-phase switching circuits 21 to 24 in the power conversion unit 10 based on the number N of phases that require the switching operation calculated by the current command calculation unit 31. To do. Although the detailed determination operation of the selection determination unit 51 will be described later, when the number of switching circuits in switching operation is larger than the number N of phases that require the switching operation calculated by the current command calculation unit 31, the selection determination unit 51 selects a switching circuit that stops the switching operation.

また、選択判定部５１は、複数のスイッチング回路を停止すると判定した場合には、最初にスイッチング動作を停止した相に対して出力電流の位相差が最も大きい相のスイッチング回路のスイッチング動作を停止する。この選択判定部５１の動作についても、詳しくは後述する。   Further, when the selection determination unit 51 determines to stop a plurality of switching circuits, the selection determination unit 51 stops the switching operation of the switching circuit having the largest phase difference of the output current with respect to the phase where the switching operation is first stopped. . The operation of the selection determination unit 51 will also be described later in detail.

カウント部５２は、電力変換部１０の複数相のスイッチング回路２１〜２４のうち実際にスイッチング動作しているスイッチング回路の数Ｂをカウントする。カウント部５２によってカウントされたスイッチング回路の数Ｂは、電流指令演算部３１に入力される。   The counting unit 52 counts the number B of switching circuits that are actually performing a switching operation among the switching circuits 21 to 24 of the plurality of phases of the power conversion unit 10. The number B of switching circuits counted by the counting unit 52 is input to the current command calculation unit 31.

ＰＷＭ制御部３４は、電力変換部１０における複数相のスイッチング回路２１〜２４のうち、ＳＷ選択部３３の選択判定部５１によってスイッチング動作停止の選択がなされなかったスイッチング回路に対し、デューティ比算出部３２によって算出されたデューティ比に基づいてＰＷＭ信号（制御信号）を出力する。すなわち、電力変換部１０における複数相のスイッチング回路２１〜２４のうち、ＳＷ選択部３３の選択判定部５１によって選択されたスイッチング回路に対しては、ＰＷＭ制御部３４はＰＷＭ信号を出力しない。   The PWM control unit 34 is a duty ratio calculation unit for a switching circuit that is not selected to stop the switching operation by the selection determination unit 51 of the SW selection unit 33 among the plurality of switching circuits 21 to 24 in the power conversion unit 10. A PWM signal (control signal) is output based on the duty ratio calculated by 32. That is, the PWM control unit 34 does not output a PWM signal to the switching circuit selected by the selection determination unit 51 of the SW selection unit 33 among the plurality of switching circuits 21 to 24 in the power conversion unit 10.

これにより、ＳＷ選択部３３の選択判定部５１によって選択されなかったスイッチング回路のスイッチング素子１１のみがスイッチング動作を行う。   Thereby, only the switching element 11 of the switching circuit which was not selected by the selection determination part 51 of SW selection part 33 performs switching operation | movement.

（スイッチング制御）
次に、上述のような構成を有する制御部３０の電力変換部１０に対するスイッチング制御について説明する。 (Switching control)
Next, switching control for the power conversion unit 10 of the control unit 30 having the above-described configuration will be described.

まず、本実施形態のように電池２を充電する場合に、充電装置３の図示しないコントローラから出力される電流指令値Ｉｒｅｆ及びバッテリ電圧ＶＢについて、図２を用いて説明する。 First, in the case of charging the battery 2 as in this embodiment, the current command value Iref and the battery voltage V B output from the controller (not shown) of the charging apparatus 3 will be described with reference to FIG.

図２に示すように、電池２の充電を開始すると、電流指令値Ｉｒｅｆは、急激に増大してＩａに達する。そして、電流指令値Ｉｒｅｆ＝Ｉａの状態で、一定期間（図２の期間Ｔ１）、電池２の充電を行う。この充電状態を、定電流充電という。この定電流充電の状態では、電池２のバッテリ電圧ＶＢは、図２に破線で示すように、充電時間とともに上昇する。 As shown in FIG. 2, when charging of the battery 2 is started, the current command value Iref rapidly increases and reaches Ia. The battery 2 is charged for a certain period (period T1 in FIG. 2) in the state where the current command value Iref = Ia. This state of charge is called constant current charge. In this constant current charging state, the battery voltage V B of the battery 2 increases with the charging time as shown by the broken line in FIG.

電池２のバッテリ電圧ＶＢが所定の電圧に達すると、電流指令値Ｉｒｅｆは、電池２が定電圧で充電されるように、徐々に低下する。すなわち、図２に実線で示すように、電流指令値Ｉｒｅｆは、時間とともに徐々に低下する。この充電状態を、定電圧充電という。この定電圧充電の状態では、電池２のバッテリ電圧ＶＢは、図２に破線で示すように一定である。なお、図２では、Ｔ２〜Ｔ５の期間で定電圧充電が行われている。 If the battery voltage V B of the battery 2 reaches a predetermined voltage, the current command value Iref, as the battery 2 is charged at a constant voltage gradually decreases. That is, as indicated by a solid line in FIG. 2, the current command value Iref gradually decreases with time. This state of charge is called constant voltage charge. In this constant voltage charging state, the battery voltage V B of the battery 2 is constant as shown by a broken line in FIG. In FIG. 2, constant voltage charging is performed in the period from T2 to T5.

すなわち、本実施形態では、電力変換装置１を有する充電装置３が、電池２に対して、定電流充電を行った後、定電圧充電を行う。このような充電制御を行う充電装置３において、電力変換装置１の制御部３０は、電力変換部１０の複数相のスイッチング回路２１〜２４に対して、以下のようなスイッチング制御を行う。以下の説明では、図３及び図４に示すフローに基づいて説明する。   In other words, in the present embodiment, the charging device 3 having the power conversion device 1 performs constant voltage charging on the battery 2 and then performs constant voltage charging. In the charging device 3 that performs such charging control, the control unit 30 of the power conversion device 1 performs the following switching control on the switching circuits 21 to 24 of the plurality of phases of the power conversion unit 10. The following description is based on the flow shown in FIG. 3 and FIG.

なお、本実施形態では、電力変換装置１の電力変換部１０は、４相のスイッチング回路２１〜２４を有する。そのため、電力変換部１０から出力する電流は、４相のスイッチング回路２１〜２４の出力電流の合計である。すなわち、４相のスイッチング回路２１〜２４は、出力電流が同等である。   In the present embodiment, the power conversion unit 10 of the power conversion device 1 includes four-phase switching circuits 21 to 24. Therefore, the current output from the power conversion unit 10 is the sum of the output currents of the four-phase switching circuits 21 to 24. That is, the output currents of the four-phase switching circuits 21 to 24 are the same.

図３に示すフローがスタートする（スタート）と、まず、制御部３０には、電流指令値Ｉｒｅｆが入力される（ステップＳ１）。そして、続くステップＳ２で、制御部３０は、入力された電流指令値Ｉｒｅｆがゼロでないかどうかを判定する（ステップＳ２）。   When the flow shown in FIG. 3 starts (start), first, the current command value Iref is input to the control unit 30 (step S1). In subsequent step S2, the control unit 30 determines whether or not the input current command value Iref is not zero (step S2).

すなわち、電流指令値Ｉｒｅｆがゼロの場合（ＮＯの場合）には、デューティ比算出部３２の算出結果もゼロであり、ＰＷＭ制御部３４からＰＷＭ信号が出力されない。これにより、ステップＳ６に進んで、電力変換部１０の駆動を停止して電池２への充電を停止し、このフローを終了する（エンド）。一方、電流指令値Ｉｒｅｆがゼロではない場合（ＹＥＳの場合）には、デューティ比算出部３２の算出結果に基づいてＰＷＭ制御部３４からＰＷＭ信号が出力される。つまり、デューティ比算出部３２及びＰＷＭ制御部３４が、電流指令値Ｉｒｅｆがゼロかどうかを判定する判定部としても機能する。   That is, when the current command value Iref is zero (in the case of NO), the calculation result of the duty ratio calculation unit 32 is also zero, and no PWM signal is output from the PWM control unit 34. Thereby, it progresses to step S6, the drive of the power converter 10 is stopped, the charge to the battery 2 is stopped, and this flow is complete | finished (end). On the other hand, when the current command value Iref is not zero (in the case of YES), a PWM signal is output from the PWM control unit 34 based on the calculation result of the duty ratio calculation unit 32. That is, the duty ratio calculation unit 32 and the PWM control unit 34 also function as a determination unit that determines whether or not the current command value Iref is zero.

ステップＳ２において電流指令値Ｉｒｅｆがゼロではないと判定された場合（ＹＥＳの場合）に進むステップＳ３では、電流指令演算部３１によって、電流指令値Ｉｒｅｆを電力変換部１０の各相の許容電流値Ｉｕｎｉｔで除して、スイッチング動作が必要な相数Ｎ（スイッチング回路数）を算出する。   In step S3 which proceeds when it is determined that the current command value Iref is not zero in step S2 (in the case of YES), the current command calculation unit 31 converts the current command value Iref into the allowable current value of each phase of the power conversion unit 10. Divide by Iunit to calculate the number of phases N (number of switching circuits) that require a switching operation.

ステップＳ３で算出された必要な相数Ｎは、ＳＷ選択部３３の選択判定部５１に入力されて、該選択判定部５１によるＳＷ選択処理が行われる（ステップＳ４）。このＳＷ選択処理は、図４に示すフローで行われる。ＳＷ選択処理の詳しい内容については後述するが、必要な相数Ｎに応じて電力変換部１０の複数相のスイッチング回路２１〜２４のうちスイッチング動作を停止するスイッチング回路を選択する。また、ＳＷ選択処理では、電力変換部１０における複数相のスイッチング回路２１〜２４のうちスイッチング動作を行うスイッチング回路の数Ｂをカウントする。   The necessary number of phases N calculated in step S3 is input to the selection determination unit 51 of the SW selection unit 33, and SW selection processing by the selection determination unit 51 is performed (step S4). This SW selection process is performed according to the flow shown in FIG. Although the detailed content of the SW selection processing will be described later, a switching circuit that stops the switching operation is selected from the plurality of switching circuits 21 to 24 of the power conversion unit 10 according to the required number N of phases. In the SW selection process, the number B of switching circuits that perform a switching operation among the plurality of switching circuits 21 to 24 in the power converter 10 is counted.

その後、ステップＳ５で、電池２に対する充電の電流制御処理を行う。この電流制御処理は、電力変換部１０における複数相のスイッチング回路２１〜２４に対し、図２に示すような電流指令値Ｉｒｅｆに基づいてＰＩ制御を用いてＰＷＭ制御処理された信号を出力する。   Thereafter, in step S5, a current control process for charging the battery 2 is performed. In the current control process, a signal subjected to the PWM control process using the PI control based on the current command value Iref as shown in FIG. 2 is output to the switching circuits 21 to 24 of the plurality of phases in the power conversion unit 10.

具体的には、電流指令演算部３１において、電流指令値Ｉｒｅｆを、スイッチング動作を行うスイッチング回路の数Ｂで除して、スイッチング動作を行うスイッチング回路数に応じた電流指令値に変換する。そして、各相において、該電流指令値と電力変換部１０で検出された各相の出力電流とを用いてＰＩ演算部４２によってＰＩ制御の演算を行う。その後、三角波比較部４４によって、クランプ部４３で取得した波形を用いて三角波キャリアと比較して所定のデューティ比を有する矩形波を生成する。ＰＷＭ制御部３４は、ＳＷ選択部３３によってスイッチング動作停止が選択されなかった電力変換部１０のスイッチング回路に対して、前記矩形波をＰＷＭ信号（制御信号）として出力する。   Specifically, the current command calculation unit 31 divides the current command value Iref by the number B of switching circuits that perform the switching operation, and converts the current command value Iref into a current command value corresponding to the number of switching circuits that perform the switching operation. In each phase, the PI calculation unit 42 calculates PI control using the current command value and the output current of each phase detected by the power conversion unit 10. Thereafter, the triangular wave comparison unit 44 uses the waveform acquired by the clamp unit 43 to generate a rectangular wave having a predetermined duty ratio as compared with the triangular wave carrier. The PWM control unit 34 outputs the rectangular wave as a PWM signal (control signal) to the switching circuit of the power conversion unit 10 whose switching operation stop has not been selected by the SW selection unit 33.

ここで、ステップＳ３が相数演算工程に、ステップＳ５が制御信号出力工程に、それぞれ対応する。また、ステップＳ３は、電流指令値の低下を検出する電流指令値検出工程の一部を構成する。さらに、ステップＳ５は、スイッチング回路２１〜２４のスイッチング動作を制御するスイッチング制御工程の一部を構成する。   Here, step S3 corresponds to the phase number calculation step, and step S5 corresponds to the control signal output step. Step S3 constitutes a part of a current command value detection step for detecting a decrease in the current command value. Further, step S5 constitutes a part of a switching control process for controlling the switching operation of the switching circuits 21 to 24.

（ＳＷ選択処理）
次に、図３のステップＳ４で行われるＳＷ選択処理について、図４のフロー、図２のグラフ及び図５から図１１の電流波形を用いて詳細に説明する。 (SW selection processing)
Next, the SW selection process performed in step S4 of FIG. 3 will be described in detail using the flow of FIG. 4, the graph of FIG. 2, and the current waveforms of FIGS.

図３のステップＳ４では、図４に示すフローが実行される。なお、この図４に示すフローの内容は、全て、ＳＷ選択部３３によって実行される。   In step S4 of FIG. 3, the flow shown in FIG. 4 is executed. The contents of the flow shown in FIG. 4 are all executed by the SW selection unit 33.

図４のフローがスタートする（スタート）と、まず、ステップＳＡ１で、電流指令演算部３１で算出される必要な相数Ｎが、電力変換部１０における全ての相のスイッチング回路２１〜２４の数ｍ以下で且つ（ｍ−１）よりも大きいかどうかを判定する。すなわち、電力変換部１０における全ての相のスイッチング回路２１〜２４をスイッチング動作させる必要があるかどうかを判定する。   When the flow of FIG. 4 starts (start), first, in step SA1, the required number of phases N calculated by the current command calculation unit 31 is equal to the number of switching circuits 21 to 24 of all phases in the power conversion unit 10. It is determined whether it is less than m and greater than (m−1). That is, it is determined whether or not the switching circuits 21 to 24 of all phases in the power conversion unit 10 need to be switched.

ステップＳＡ１において、全ての相のスイッチング回路２１〜２４をスイッチング動作させる必要があると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＡ２に進んで、電力変換部１０における全ての相のスイッチング回路２１〜２４を作動させるように、ＰＷＭ制御部３４を制御する。   If it is determined in step SA1 that the switching circuits 21 to 24 for all phases need to be switched (in the case of YES), the process proceeds to step SA2 to switch all phases in the power conversion unit 10. The PWM control unit 34 is controlled so that 21 to 24 are operated.

ステップＳＡ２の状態は、図２において、Ｔ１及びＴ２の期間である。また、ステップＳＡ２の状態では、電力変換部１０の各相の出力電流の波形は、図５及び図６に示す状態である。すなわち、電流指令値が大きい状態で、且つ、電力変換部１０における各相のスイッチング回路２１〜２４（ＳＷ１〜ＳＷ４）が異なる位相で電流を出力している。なお、図５は、図２のＴ１の期間における各相のスイッチング回路２１〜２４の出力電流の波形である。図６は、図２のＴ２の期間における各相のスイッチング回路２１〜２４の出力電流の波形である。図２におけるＴ２の期間では、図３のステップＳ５に示す電流制御処理によって、スイッチング回路２１〜２４に対する電流指令値を徐々に小さくする。よって、図６の場合は、図５の場合に比べて、各相のスイッチング回路２１〜２４の出力電流の振幅が小さい。   The state of step SA2 is a period of T1 and T2 in FIG. Moreover, in the state of step SA2, the waveform of the output current of each phase of the power converter 10 is the state shown in FIGS. That is, the current command value is large, and the switching circuits 21 to 24 (SW1 to SW4) of the phases in the power conversion unit 10 output currents in different phases. FIG. 5 is a waveform of the output current of the switching circuits 21 to 24 of each phase during the period T1 in FIG. FIG. 6 shows waveforms of output currents of the switching circuits 21 to 24 for each phase during the period T2 in FIG. In the period T2 in FIG. 2, the current command value for the switching circuits 21 to 24 is gradually reduced by the current control process shown in step S5 in FIG. Therefore, in the case of FIG. 6, the amplitude of the output current of the switching circuits 21 to 24 of each phase is smaller than that in the case of FIG.

一方、ステップＳＡ１において、すべての相のスイッチング回路２１〜２４をスイッチング動作させる必要がないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＡ３に進んで、必要な相数Ｎが（ｍ−１）以下で且つ（ｍ−２）よりも大きいかどうかを判定する。   On the other hand, when it is determined in step SA1 that the switching circuits 21 to 24 for all phases do not need to be switched (in the case of NO), the process proceeds to step SA3, where the required number of phases N is (m− 1) Determine whether it is less than or equal to (m-2).

ステップＳＡ３において、必要な相数Ｎが（ｍ−１）以下で且つ（ｍ−２）よりも大きいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＡ４に進んで、例えば、電力変換部１０のスイッチング回路２４のスイッチング動作を停止させる。ステップＳＡ３でＹＥＳの判定の場合には、電力変換部１０における複数相のスイッチング回路２１〜２４のうち一つのスイッチング回路を停止させても、電流指令値Ｉｒｅｆを満たすような電流出力が得られるからである。スイッチング回路２４のスイッチング動作を停止させる場合には、図３のステップＳ５に示す電流制御処理によって、スイッチング回路２４に対する電流指令値を徐々に小さくする一方、他のスイッチング回路２１〜２３に対する電流指令値を徐々に大きくする。これにより、スイッチング回路２４のスイッチング動作が停止した際の電力変換部１０の出力電流の変動を極力抑えることができる。   If it is determined in step SA3 that the required number of phases N is equal to or less than (m−1) and greater than (m−2) (in the case of YES), the process proceeds to step SA4, for example, a power conversion unit The switching operation of the ten switching circuits 24 is stopped. In the case of YES determination in step SA3, a current output that satisfies the current command value Iref is obtained even if one of the switching circuits 21 to 24 of the plurality of phases in the power conversion unit 10 is stopped. It is. When stopping the switching operation of the switching circuit 24, the current command value for the switching circuit 24 is gradually reduced by the current control process shown in step S5 of FIG. Increase gradually. Thereby, the fluctuation | variation of the output current of the power converter 10 when the switching operation of the switching circuit 24 stops can be suppressed as much as possible.

ステップＳＡ４の状態は、図２においてＴ３の期間である。また、ステップＳＡ４の状態では、電力変換部１０における各相の出力電流の波形は、図７及び図８に示す状態である。すなわち、電力変換部１０における複数相のスイッチング回路２１〜２４（ＳＷ１〜ＳＷ４）のうち一つのスイッチング回路２４（ＳＷ４）のみがスイッチング動作を停止している。なお、図７は、図２のＰ１における各相のスイッチング回路２１〜２４の出力電流の波形である。図８は、図２のＴ３の期間における各相のスイッチング回路２１〜２４の出力電流の波形である。図２におけるＴ３の期間では、図３のステップＳ５に示す電流制御処理によって、スイッチング回路２１〜２３に対する電流指令値を徐々に小さくする。よって、図８の場合は、図７の場合に比べて、各相のスイッチング回路２１〜２３の出力電流の振幅が小さい。   The state of step SA4 is a period T3 in FIG. Moreover, in the state of step SA4, the waveform of the output current of each phase in the power converter 10 is the state shown in FIGS. That is, only one switching circuit 24 (SW4) among the plurality of switching circuits 21 to 24 (SW1 to SW4) in the power conversion unit 10 stops the switching operation. FIG. 7 shows waveforms of output currents of the switching circuits 21 to 24 for each phase in P1 of FIG. FIG. 8 shows waveforms of output currents of the switching circuits 21 to 24 for each phase during the period T3 in FIG. In the period T3 in FIG. 2, the current command value for the switching circuits 21 to 23 is gradually reduced by the current control process shown in step S5 in FIG. Therefore, in the case of FIG. 8, the amplitude of the output current of the switching circuits 21 to 23 of each phase is smaller than that in the case of FIG.

ここで、ステップＳＡ３の判定は、図２において、電流指令値ＩｒｅｆがＩｂ以下であるかどうかを判定しているのと同等である。すなわち、ステップＳＡ３において、代わりに、電流指令値Ｉｒｅｆが、３相のスイッチング回路で駆動可能な電流値Ｉｂ以下であるかどうかを判定してもよい。なお、Ｉｂは、定電流充電の電流値Ｉａに対して例えば３／４に設定される。   Here, the determination in step SA3 is equivalent to determining whether or not the current command value Iref is equal to or less than Ib in FIG. That is, in step SA3, instead, it may be determined whether or not the current command value Iref is equal to or less than the current value Ib that can be driven by the three-phase switching circuit. Note that Ib is set to 3/4, for example, with respect to the current value Ia of constant current charging.

一方、ステップＳＡ３において、必要な相数Ｎが（ｍ−１）以下で且つ（ｍ−２）よりも大きい範囲ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＡ５に進んで、必要な相数Ｎが（ｍ−２）以下で且つ（ｍ−３）よりも大きいかどうかを判定する。   On the other hand, if it is determined in step SA3 that the required number of phases N is not in the range of (m-1) or less and greater than (m-2) (in the case of NO), the process proceeds to step SA5. It is determined whether the required number of phases N is equal to or less than (m−2) and greater than (m−3).

ステップＳＡ５において、必要な相数Ｎが（ｍ−２）以下で且つ（ｍ−３）よりも大きいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＡ６に進んで、電力変換部１０のスイッチング回路２２もスイッチング動作を停止させる。ステップＳＡ５でＹＥＳの判定の場合には、電力変換部１０における複数相のスイッチング回路２１〜２４のうち二つのスイッチング回路２２，２４のスイッチング動作を停止させても、電流指令値Ｉｒｅｆを満たすような出力電流が得られるからである。スイッチング回路２２のスイッチング動作を停止する場合には、図３のステップＳ５に示す電流制御処理によって、スイッチング回路２２に対する電流指令値を徐々に小さくする一方、他のスイッチング回路２１，２３に対する電流指令値を徐々に大きくする。これにより、スイッチング回路２２のスイッチング動作が停止した際の電力変換部１０の出力電流の変動を極力抑えることができる。   If it is determined in step SA5 that the required number of phases N is equal to or less than (m−2) and greater than (m−3) (in the case of YES), the process proceeds to step SA6 and the power conversion unit 10 The switching circuit 22 also stops the switching operation. In the case of YES determination in step SA5, the current command value Iref is satisfied even if the switching operation of the two switching circuits 22 and 24 among the plurality of switching circuits 21 to 24 in the power conversion unit 10 is stopped. This is because an output current can be obtained. When the switching operation of the switching circuit 22 is stopped, the current command value for the switching circuit 22 is gradually reduced by the current control process shown in step S5 of FIG. Increase gradually. Thereby, the fluctuation | variation of the output current of the power converter 10 when the switching operation of the switching circuit 22 stops can be suppressed as much as possible.

ステップＳＡ６では、ステップＳＡ４でスイッチング動作を停止したスイッチング回路２４に対し、該スイッチング回路２４が動作している状態（図２の状態）で出力電流の位相差が最も大きいスイッチング回路２２のスイッチング動作を停止する。このように、スイッチング回路２４のスイッチング動作を停止している状態で、スイッチング回路２２のスイッチング動作を停止させる理由は以下のとおりである。   In step SA6, the switching operation of the switching circuit 22 having the largest phase difference of the output current in the state in which the switching circuit 24 is operating (the state of FIG. 2) is performed on the switching circuit 24 in which the switching operation is stopped in step SA4. Stop. As described above, the reason why the switching operation of the switching circuit 22 is stopped while the switching operation of the switching circuit 24 is stopped is as follows.

図５に示すように、ＳＷ２としてのスイッチング回路２２と、ＳＷ４としてのスイッチング回路２４とは、出力電流の位相の差が最も大きい。そのため、スイッチング回路２２のスイッチング動作を停止している状態で、スイッチング回路２４のスイッチング動作を停止すれば、電力変換部１０における各相の出力電流の位相の偏りを抑制することができる。これにより、電力変換部１０において二つのスイッチング回路２２，２４のスイッチング動作を停止した場合でも、出力電流にリプル電流が生じにくくすることができる。   As shown in FIG. 5, the switching circuit 22 as SW2 and the switching circuit 24 as SW4 have the largest difference in phase of the output current. Therefore, if the switching operation of the switching circuit 24 is stopped in a state in which the switching operation of the switching circuit 22 is stopped, the bias of the output current of each phase in the power conversion unit 10 can be suppressed. Thereby, even when the switching operation of the two switching circuits 22 and 24 is stopped in the power conversion unit 10, it is possible to make it difficult for the ripple current to be generated in the output current.

なお、本実施形態では、電力変換部１０は、４相のスイッチング回路２１〜２４を有するため、各相のスイッチング回路２１〜２４は、略９０度ずつ位相が異なる電流を出力する。そのため、スイッチング回路２２の出力電流とスイッチング回路２４の出力電流との位相差は略１８０度である。   In the present embodiment, since the power conversion unit 10 includes the four-phase switching circuits 21 to 24, the switching circuits 21 to 24 for each phase output currents having phases different by approximately 90 degrees. Therefore, the phase difference between the output current of the switching circuit 22 and the output current of the switching circuit 24 is approximately 180 degrees.

ステップＳＡ６の状態は、図２においてＴ４の期間である。また、ステップＳＡ６の状態では、各相のスイッチング回路２１〜２４（ＳＷ１〜ＳＷ４）の出力電流の波形は、図９及び図１０に示す状態である。すなわち、電力変換部１０における複数相のスイッチング回路２１〜２４（ＳＷ１〜ＳＷ４）のうち二つのスイッチング回路２２，２４（ＳＷ２，ＳＷ４）がスイッチング動作を停止している。なお、図９は、図２のＰ２における各相のスイッチング回路２１〜２４の出力電流の波形である。図１０は、図２のＴ４の期間における各相のスイッチング回路２１〜２４の出力電流の波形である。図２におけるＴ４の期間では、図３のステップＳ５に示す電流制御処理によって、スイッチング回路２１，２３に対する電流指令値を徐々に小さくする。よって、図１０の場合は、図９の場合に比べて、各相のスイッチング回路２１，２３の出力電流の振幅が小さい。   The state of step SA6 is a period T4 in FIG. Moreover, in the state of step SA6, the waveform of the output current of each phase switching circuit 21-24 (SW1-SW4) is a state shown in FIG.9 and FIG.10. That is, two switching circuits 22 and 24 (SW2 and SW4) among the switching circuits 21 to 24 (SW1 to SW4) of the plurality of phases in the power conversion unit 10 stop the switching operation. FIG. 9 shows waveforms of output currents of the switching circuits 21 to 24 for each phase at P2 in FIG. FIG. 10 shows waveforms of output currents of the switching circuits 21 to 24 for each phase during the period T4 in FIG. In the period T4 in FIG. 2, the current command value for the switching circuits 21 and 23 is gradually reduced by the current control process shown in step S5 in FIG. Therefore, in the case of FIG. 10, the amplitude of the output current of the switching circuits 21 and 23 of each phase is smaller than that in the case of FIG.

ここで、ステップＳＡ５の判定は、図２において、電流指令値ＩｒｅｆがＩｃ以下であるかどうかを判定しているのと同等である。すなわち、ステップＳＡ５において、代わりに、電流指令値Ｉｒｅｆが、２相のスイッチング回路で駆動可能な電流値Ｉｃ以下であるかどうかを判定してもよい。なお、Ｉｃは、定電流充電の電流値Ｉａに対して例えば１／２に設定される。   Here, the determination in step SA5 is equivalent to determining whether or not the current command value Iref is equal to or less than Ic in FIG. That is, in step SA5, instead, it may be determined whether or not the current command value Iref is equal to or less than the current value Ic that can be driven by the two-phase switching circuit. In addition, Ic is set to 1/2, for example, with respect to the current value Ia of constant current charging.

一方、ステップＳＡ５において、必要な相数Ｎが（ｍ−２）以下で且つ（ｍ−３）よりも大きい範囲ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＡ７に進んで、必要な相数Ｎが（ｍ−３）以下かどうかを判定する。   On the other hand, if it is determined in step SA5 that the required number of phases N is not in the range of (m−2) or less and greater than (m−3) (in the case of NO), the process proceeds to step SA7. It is determined whether the required number of phases N is (m−3) or less.

ステップＳＡ７において、必要な相数Ｎが（ｍ−３）以下であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＡ８に進んで、電力変換部１０のスイッチング回路２３もスイッチング動作を停止させる。ステップＳＡ７でＹＥＳの判定の場合には、電力変換部１０の複数相のスイッチング回路２１〜２４のうち三つのスイッチング回路のスイッチング動作を停止させても、電流指令値Ｉｒｅｆを満たすような出力電流が得られるからである。スイッチング回路２３のスイッチング動作を停止する場合には、図３のステップＳ５に示す電流制御処理によって、スイッチング回路２３に対する電流指令値を徐々に小さくする一方、他のスイッチング回路２１に対する電流指令値を徐々に大きくする。これにより、スイッチング回路２３のスイッチング動作が停止した際の電力変換部１０の出力電流の変動を極力抑えることができる。   If it is determined in step SA7 that the required number of phases N is equal to or less than (m−3) (in the case of YES), the process proceeds to step SA8, and the switching circuit 23 of the power conversion unit 10 also stops the switching operation. Let In the case of YES determination in step SA7, an output current that satisfies the current command value Iref is obtained even when the switching operation of the three switching circuits among the plurality of switching circuits 21 to 24 of the power converter 10 is stopped. It is because it is obtained. When stopping the switching operation of the switching circuit 23, the current command value for the switching circuit 23 is gradually reduced by the current control process shown in step S5 of FIG. Make it bigger. Thereby, the fluctuation | variation of the output current of the power converter 10 when the switching operation of the switching circuit 23 stops can be suppressed as much as possible.

ステップＳＡ８の状態は、図２においてＴ５の期間である。また、ステップＳＡ８の状態では、各相のスイッチング回路２１〜２４（ＳＷ１〜ＳＷ４）の出力電流の波形は、図１１に示す状態である。すなわち、電力変換部１０における複数相のスイッチング回路２１〜２４（ＳＷ１〜ＳＷ４）のうち三つのスイッチング回路２２〜２４（ＳＷ２〜ＳＷ４）がスイッチング動作を停止している。なお、図１１は、図２のＰ３における各相のスイッチング回路２１〜２４の出力電流の波形である。   The state of step SA8 is the period T5 in FIG. Further, in the state of Step SA8, the waveforms of the output currents of the switching circuits 21 to 24 (SW1 to SW4) of the respective phases are as shown in FIG. That is, three switching circuits 22 to 24 (SW2 to SW4) among the plurality of switching circuits 21 to 24 (SW1 to SW4) in the power conversion unit 10 stop the switching operation. FIG. 11 shows waveforms of output currents of the switching circuits 21 to 24 of the respective phases in P3 of FIG.

ここで、ステップＳＡ７の判定は、図２において、電流指令値ＩｒｅｆがＩｄ以下であるかどうかを判定しているのと同等である。すなわち、ステップＳＡ７において、代わりに、電流指令値Ｉｒｅｆが、１相のスイッチング回路で駆動可能な電流値Ｉｄ以下であるかどうかを判定してもよい。なお、Ｉｄは、定電流充電の電流値Ｉａに対して例えば１／４に設定される。   Here, the determination in step SA7 is equivalent to determining whether or not the current command value Iref is equal to or less than Id in FIG. That is, in step SA7, instead, it may be determined whether or not the current command value Iref is equal to or less than the current value Id that can be driven by the one-phase switching circuit. Note that Id is set to, for example, 1/4 with respect to the current value Ia of constant current charging.

一方、ステップＳＡ７において、必要な相数Ｎが（ｍ−３）以下の範囲ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＡ９に進んで、電力変換部１０における全ての相のスイッチング回路のスイッチング動作を停止させる。このとき、図３のステップＳ５に示す電流制御処理によって、スイッチング動作しているスイッチング回路に対する電流指令値を徐々に小さくした後、該スイッチング回路のスイッチング動作を停止する。   On the other hand, when it is determined in step SA7 that the required number of phases N is not in the range of (m−3) or less (in the case of NO), the process proceeds to step SA9 and all the phases in the power conversion unit 10 are determined. The switching operation of the switching circuit is stopped. At this time, the current control value shown in step S5 of FIG. 3 is used to gradually reduce the current command value for the switching circuit that is performing the switching operation, and then the switching operation of the switching circuit is stopped.

ステップＳＡ２，ＳＡ４，ＳＡ６，ＳＡ８，ＳＡ９で、電力変換部１０においてスイッチング動作を停止させるスイッチング回路を選択した後は、ステップＳＡ１０に進んで、スイッチング動作を行うスイッチング回路の数（図４ではＳＷ数）Ｂをカウントする。その後、このフローを終了する（エンド）。   In step SA2, SA4, SA6, SA8, SA9, after selecting a switching circuit for stopping the switching operation in the power conversion unit 10, the process proceeds to step SA10, and the number of switching circuits that perform the switching operation (the number of SWs in FIG. 4). ) Count B. Thereafter, this flow is ended (END).

ここで、ステップＳＡ１，ＳＡ３，ＳＡ５，ＳＡ７が比較工程に、ステップＳＡ２，ＳＡ４，ＳＡ６，ＳＡ８，ＳＡ９がスイッチング回路選択工程に、それぞれ対応する。また、ステップＳＡ１，ＳＡ３，ＳＡ５，ＳＡ７は、電流指令値の低下を検出する電流指令値検出工程の一部を構成する。さらに、ステップＳＡ２，ＳＡ４，ＳＡ６，ＳＡ８，ＳＡ９は、スイッチング回路２１〜２４のスイッチング動作を制御するスイッチング制御工程の一部を構成する。   Here, steps SA1, SA3, SA5, and SA7 correspond to the comparison process, and steps SA2, SA4, SA6, SA8, and SA9 correspond to the switching circuit selection process. Steps SA1, SA3, SA5, and SA7 constitute a part of a current command value detection step for detecting a decrease in the current command value. Further, steps SA2, SA4, SA6, SA8, and SA9 constitute a part of the switching control process for controlling the switching operation of the switching circuits 21 to 24.

（実施形態の効果）
この実施形態では、電力変換部１０が複数相のスイッチング回路２１〜２４を有する構成において、制御部３０は、入力される電流指令値の低下に伴い、一部のスイッチング回路のスイッチング動作を停止させる。これにより、電力変換部１０の負荷が小さい場合に、無駄にスイッチング回路がスイッチング動作を行うのを防止できる。したがって、電力変換部１０が軽負荷の際に、電力変換効率が低下するのを防止できる。 (Effect of embodiment)
In this embodiment, in the configuration in which the power conversion unit 10 includes the switching circuits 21 to 24 having a plurality of phases, the control unit 30 stops the switching operation of some switching circuits as the input current command value decreases. . Thereby, when the load of the power converter 10 is small, it is possible to prevent the switching circuit from performing a switching operation unnecessarily. Therefore, it is possible to prevent the power conversion efficiency from being lowered when the power conversion unit 10 is lightly loaded.

また、電力変換部１０において複数相のスイッチング回路２１〜２４のスイッチング動作を、電流指令値Ｉｒｅｆに応じて順に停止する。これにより、電力変換装置１の軽負荷時に、負荷に応じて、スイッチング回路の無駄なスイッチング動作を停止することができる。したがって、電力変換装置１の軽負荷時において、電力変換効率の低下をより確実に防止できる。   Further, the switching operation of the switching circuits 21 to 24 of the plurality of phases in the power conversion unit 10 is sequentially stopped according to the current command value Iref. Thereby, the useless switching operation | movement of a switching circuit can be stopped according to load at the time of the light load of the power converter device 1. FIG. Accordingly, it is possible to more reliably prevent the power conversion efficiency from being lowered when the power conversion device 1 is lightly loaded.

さらに、電力変換部１０において複数相のスイッチング回路のスイッチング動作を停止する際に、最初にスイッチング動作を停止したスイッチング回路の出力電流の位相に対して、位相差が最も大きいスイッチング回路のスイッチング動作を停止する。これにより、スイッチング動作を続ける残りのスイッチング回路において、位相差の偏りを小さくすることができる。したがって、電力変換部１０のスイッチング回路２１〜２４のうち複数相のスイッチング回路のスイッチング動作を停止した場合でも、リプル電流の増加を抑制することができる。   Further, when stopping the switching operation of the multi-phase switching circuit in the power conversion unit 10, the switching operation of the switching circuit having the largest phase difference with respect to the phase of the output current of the switching circuit that stopped the switching operation first. Stop. Thereby, in the remaining switching circuits that continue the switching operation, it is possible to reduce the deviation of the phase difference. Therefore, even when the switching operation of the switching circuits of a plurality of phases among the switching circuits 21 to 24 of the power conversion unit 10 is stopped, an increase in the ripple current can be suppressed.

特に、電力変換部１０は、４相のスイッチング回路２１〜２４を有するため、上述のように順にスイッチング回路のスイッチング動作を停止した場合でも、出力電流の位相の偏りが生じるのを抑制することができる。したがって、出力電流におけるリプル電流の増加をより確実に防止できる。   In particular, since the power conversion unit 10 includes the four-phase switching circuits 21 to 24, even when the switching operation of the switching circuit is sequentially stopped as described above, it is possible to suppress the occurrence of a phase deviation of the output current. it can. Therefore, an increase in the ripple current in the output current can be prevented more reliably.

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。 (Other embodiments)
While the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the above-described embodiment can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the invention.

前記実施形態では、電力変換装置１を電池２の充電装置３の一部として構成している。しかしながら、電力変換装置は、電力変換の負荷が増減するような装置であれば、充電装置以外の装置に適用してもよい。   In the embodiment, the power conversion device 1 is configured as a part of the charging device 3 for the battery 2. However, the power conversion device may be applied to devices other than the charging device as long as the power conversion load increases or decreases.

前記実施形態では、スイッチ選択部３３を、三角波比較部４４とＰＷＭ制御部３４との間に設けている。しかしながら、スイッチ選択部３３は、電流指令演算部３１とデューティ比算出部３２との間など、どの位置に設けてもよい。   In the embodiment, the switch selection unit 33 is provided between the triangular wave comparison unit 44 and the PWM control unit 34. However, the switch selection unit 33 may be provided at any position, such as between the current command calculation unit 31 and the duty ratio calculation unit 32.

前記実施形態では、電力変換部１０は、４相のスイッチング回路２１〜２４を有する。しかしながら、電力変換部１０は、３相以下のスイッチング回路を有していてもよいし、５相以上のスイッチング回路を有していてもよい。   In the embodiment, the power conversion unit 10 includes the four-phase switching circuits 21 to 24. However, the power conversion unit 10 may have a switching circuit having three or less phases, or may have a switching circuit having five or more phases.

前記実施形態では、電力変換部１０は、一対のスイッチング素子１１，１２が直列に接続された複数のスイッチング回路２１〜２４を有する。しかしながら、各スイッチング回路において、スイッチング素子１２を設けずに、ダイオード１４のみを、スイッチング素子１１に対して接続してもよい。   In the embodiment, the power conversion unit 10 includes a plurality of switching circuits 21 to 24 in which a pair of switching elements 11 and 12 are connected in series. However, in each switching circuit, only the diode 14 may be connected to the switching element 11 without providing the switching element 12.

前記実施形態では、電流指令値Ｉｒｅｆに対して必要なスイッチング回路の相数Ｎを、電流指令演算部３１で算出している。しかしながら、相数Ｎは、例えばＳＷ選択部３３など、制御部３０の他の部分で算出してもよい。   In the embodiment, the current command calculation unit 31 calculates the number N of switching circuit phases required for the current command value Iref. However, the number of phases N may be calculated by other parts of the control unit 30 such as the SW selection unit 33, for example.

前記実施形態では、制御部３０において、電力変換部１０の複数相のスイッチング回路２１〜２４に対応して、各相でデューティ比を求めた後、ＳＷ選択部３３によって選択されなかったスイッチング回路に対してのみＰＷＭ信号を出力している。しかしながら、スイッチング動作を行うスイッチング回路を予め選択した後、そのスイッチング回路に対してのみＰＷＭ信号を生成して出力してもよい。   In the above-described embodiment, the control unit 30 determines the duty ratio in each phase corresponding to the multiple-phase switching circuits 21 to 24 of the power conversion unit 10, and then selects the switching circuit not selected by the SW selection unit 33. Only the PWM signal is output. However, after a switching circuit that performs a switching operation is selected in advance, a PWM signal may be generated and output only to the switching circuit.

前記実施形態では、図４に示すフローをＳＷ選択部３３によって全て実行している。しかしながら、図４の示すフローの一部を制御部３０の他の部分で実行してもよい。   In the embodiment, the flow shown in FIG. 4 is all executed by the SW selection unit 33. However, part of the flow shown in FIG. 4 may be executed by another part of the control unit 30.

前記実施形態では、電力変換部１０において、複数相のスイッチング回路２１〜２４が全てスイッチング動作している場合に、それらのスイッチング回路２１〜２４に流れる電流を同等としている。しかしながら、各スイッチング回路に流れる電流を異なる電流値としてもよい。   In the said embodiment, when all the switching circuits 21-24 of multiple phases are performing switching operation in the power converter 10, the electric current which flows into those switching circuits 21-24 is made equivalent. However, the current flowing through each switching circuit may have a different current value.

前記実施形態では、電力変換部１０において、スイッチング回路２４、スイッチング回路２２、スイッチング回路２３の順にスイッチング動作を停止している。しかしながら、スイッチング回路のスイッチング動作を停止する順番はどのような順番であってもよい。また、前記実施形態のように、スイッチング動作を停止したスイッチング回路に対し、出力電流の位相差が最も大きいスイッチング回路のスイッチング動作を停止するのが好ましいが、この限りではない。   In the embodiment, in the power conversion unit 10, the switching operation is stopped in the order of the switching circuit 24, the switching circuit 22, and the switching circuit 23. However, the order of stopping the switching operation of the switching circuit may be any order. Moreover, it is preferable to stop the switching operation of the switching circuit having the largest phase difference of the output current with respect to the switching circuit in which the switching operation is stopped as in the above embodiment, but this is not restrictive.

前記実施形態では、図２においてスイッチング回路のスイッチング動作を停止するタイミングであるＩｂ、Ｉｃ、Ｉｄを、それぞれ、３／４Ｉａ、１／２Ｉａ、１／４Ｉａとしている。すなわち、スイッチング回路の相数をｎとすると、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄを、Ｉａに対して、それぞれ、（ｎ−１）／ｎ倍、（ｎ−２）／ｎ倍、１／ｎ倍としている。しかしながら、この限りではなく、スイッチング回路のスイッチング動作を停止するタイミングはどのようなタイミングでもよい。   In the embodiment described above, Ib, Ic, and Id, which are timings at which the switching operation of the switching circuit is stopped in FIG. 2, are 3/4 Ia, 1/2 Ia, and 1/4 Ia, respectively. That is, assuming that the number of phases of the switching circuit is n, Ib, Ic, and Id are (n-1) / n times, (n-2) / n times, and 1 / n times, respectively, with respect to Ia. . However, the present invention is not limited to this, and the timing for stopping the switching operation of the switching circuit may be any timing.

前記実施形態では、図２の定電圧充電の範囲（Ｔ２〜Ｔ５）において、スイッチング動作しているスイッチング回路に対する電流指令値を一様に小さくした後、所定のタイミングで一部のスイッチング回路のスイッチング動作を停止している。しかしながら、一部のスイッチング回路に対する電流指令値のみを小さくして、所定のタイミングで当該スイッチング回路のスイッチング動作を停止してもよい。   In the above-described embodiment, after the current command value for the switching circuit that performs the switching operation is uniformly reduced in the constant voltage charging range (T2 to T5) in FIG. 2, the switching of some switching circuits is performed at a predetermined timing. The operation has stopped. However, only the current command value for some switching circuits may be reduced, and the switching operation of the switching circuits may be stopped at a predetermined timing.

前記実施形態では、電力変換部１０のスイッチング回路２１〜２４において、それぞれ、スイッチング素子１１を一つだけスイッチング動作させている。しかしながら、スイッチング回路に複数のスイッチング素子を設けて、それらの少なくとも一部のスイッチング素子をスイッチング動作させてもよい。   In the embodiment, in the switching circuits 21 to 24 of the power conversion unit 10, only one switching element 11 is switched. However, a plurality of switching elements may be provided in the switching circuit, and at least some of the switching elements may be switched.

本発明による電力変換装置は、電力変換部が複数相のスイッチング素子を有する場合に利用可能である。   The power conversion device according to the present invention can be used when the power conversion unit includes a plurality of switching elements.

１ 電力変換装置
１０ 電力変換部
１１、１２ スイッチング素子
２１〜２４ スイッチング回路
３０ 制御部
３１ 電流指令演算部（相数算出部）
３３ ＳＷ選択部（選択部） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 10 Power converters 11 and 12 Switching elements 21-24 Switching circuit 30 Control part 31 Current command calculating part (phase number calculating part)
33 SW selector (selector)

Claims (9)

外部から入力される電流指令値に基づいて入力電力を出力電力に変換する電力変換部と、
前記電力変換部の動作を制御する制御部とを備え、
前記電力変換部は、互いに並列に接続された複数相のスイッチング回路を有し、
前記制御部は、前記複数相のスイッチング回路を、各相の出力電流の位相が異なるようにスイッチング動作させるとともに、前記電流指令値の低下に応じて前記複数相のスイッチング回路のうち少なくとも一部のスイッチング動作を停止させる、電力変換装置。 A power conversion unit that converts input power into output power based on a current command value input from the outside;
A control unit for controlling the operation of the power conversion unit,
The power conversion unit has a plurality of switching circuits connected in parallel to each other,
The control unit causes the switching circuit of the plurality of phases to perform a switching operation so that the phase of the output current of each phase is different, and at least a part of the switching circuit of the plurality of phases according to a decrease in the current command value A power conversion device that stops switching operation. 請求項１に記載の電力変換装置において、
前記制御部は、前記複数相のスイッチング回路のスイッチング動作を、前記電流指令値に応じて順に停止させる、電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The said control part is a power converter device which stops switching operation | movement of the said multiphase switching circuit in order according to the said current command value. 請求項１または２に記載の電力変換装置において、
前記制御部は、
前記電流指令値を各相の許容電流値で除すことによって必要なスイッチング回路の相数を求める相数算出部と、
前記相数算出部によって算出された相数に応じて、前記複数相のスイッチング回路のうちスイッチング動作を停止させるスイッチング回路を選択する選択部とを有する、電力変換装置。 In the power converter device according to claim 1 or 2,
The controller is
A number-of-phases calculation unit for obtaining the number of phases of the switching circuit required by dividing the current command value by the allowable current value of each phase;
A power conversion apparatus comprising: a selection unit that selects a switching circuit that stops a switching operation among the plurality of switching circuits according to the number of phases calculated by the phase number calculation unit. 請求項１から３のいずれか一つに記載の電力変換装置において、
前記制御部は、前記複数相のスイッチング回路のうち一相のスイッチング回路のスイッチング動作を停止した後、別のスイッチング回路のスイッチング動作を停止する際に、前記一相のスイッチング回路がスイッチング動作していたときの出力電流の位相に対して最も位相差が大きい相のスイッチング回路のスイッチング動作を停止する、電力変換装置。 In the power converter device as described in any one of Claim 1 to 3,
When the control unit stops the switching operation of one switching circuit among the plurality of switching circuits and then stops the switching operation of another switching circuit, the one-phase switching circuit performs the switching operation. A power conversion device that stops a switching operation of a phase switching circuit having the largest phase difference with respect to the phase of the output current at that time. 請求項４に記載の電力変換装置において、
前記複数相のスイッチング回路は、４相以上のスイッチング回路である、電力変換装置。 The power conversion device according to claim 4,
The power conversion device, wherein the multi-phase switching circuit is a switching circuit having four or more phases. 請求項１から５のいずれか一つに記載の電力変換装置を備え、
前記電力変換装置によって出力される出力電流を用いて電池の充電を行う、充電装置。 A power conversion device according to any one of claims 1 to 5, comprising:
A charging device that charges a battery using an output current output by the power conversion device. 請求項１から５のいずれか一つに記載の電力変換装置のスイッチング制御方法であって、
前記電流指令値の低下を検出する電流指令値検出工程と、
前記電流指令値検出工程による検出結果に応じて、前記複数相のスイッチング回路のうち少なくとも一部のスイッチング動作を停止するスイッチング制御工程とを有する、電力変換装置のスイッチング制御方法。 It is the switching control method of the power converter device as described in any one of Claim 1 to 5,
A current command value detection step for detecting a decrease in the current command value;
A switching control method for a power converter, comprising: a switching control step of stopping at least a part of the switching operation of the plurality of switching circuits according to a detection result of the current command value detection step. 請求項７に記載の電力変換装置のスイッチング制御方法において、
前記電流指令値検出工程は、
前記電流指令値を各相の許容電流値で除して必要なスイッチング回路の相数を求める相数演算工程と、
前記必要な相数と、前記複数相のスイッチング回路の相数とを比較して、その結果を出力する比較工程とを有し、
前記スイッチング制御工程は、
前記比較工程の比較結果に基づいて、スイッチング動作を停止するスイッチング回路を選択するスイッチング回路選択工程と、
前記スイッチング回路選択工程で選択されたスイッチング回路以外のスイッチング回路に、スイッチング動作を行うための制御信号を出力する制御信号出力工程とを有する、電力変換装置のスイッチング制御方法。 In the switching control method of the power converter device according to claim 7,
The current command value detection step includes
Dividing the current command value by the allowable current value of each phase to obtain the required number of phases of the switching circuit; and
A comparison step of comparing the required number of phases with the number of phases of the switching circuit of the plurality of phases and outputting the result;
The switching control step includes
A switching circuit selection step of selecting a switching circuit for stopping the switching operation based on the comparison result of the comparison step;
A switching control method for a power converter, comprising: a control signal output step of outputting a control signal for performing a switching operation to a switching circuit other than the switching circuit selected in the switching circuit selection step. 請求項８に記載の電力変換装置のスイッチング制御方法において、
前記スイッチング回路選択工程は、前記複数相のスイッチング回路のうち一相のスイッチング回路のスイッチング動作を停止した後、別のスイッチング回路のスイッチング動作を停止する際に、前記一相のスイッチング回路がスイッチング動作していたときの出力電流の位相に対して最も位相差が大きい相のスイッチング回路を選択する、電力変換装置のスイッチング制御方法。 In the switching control method of the power converter device according to claim 8,
In the switching circuit selection step, the switching operation of one phase switching circuit is stopped when the switching operation of another switching circuit is stopped after stopping the switching operation of one phase switching circuit among the switching circuits of the plurality of phases. A switching control method for a power conversion device, wherein a switching circuit having a phase difference that is the largest relative to a phase of an output current at the time of selection is selected.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101563357B1 (en) 2013-08-05 2015-10-26 주식회사 루비 Power device operating module, and power conversion system
JP2017063604A (en) * 2015-09-24 2017-03-30 株式会社デンソー Controller for power conversion circuit
WO2018123080A1 (en) * 2016-12-27 2018-07-05 株式会社京三製作所 Power supply device and method for controlling power supply device
CN108333531A (en) * 2018-01-26 2018-07-27 郑州云海信息技术有限公司 A kind of multiphase switch power source efficiency debugging apparatus, method and system
CN112783246A (en) * 2019-11-05 2021-05-11 瑞萨电子株式会社 Semiconductor device and power management IC
JP2021103907A (en) * 2019-12-24 2021-07-15 トヨタ自動車株式会社 Control device for polyphase converter, polyphase converter system, and power supply system
JP2021158716A (en) * 2020-03-25 2021-10-07 トヨタ自動車株式会社 Power conversion device

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101563357B1 (en) 2013-08-05 2015-10-26 주식회사 루비 Power device operating module, and power conversion system
JP2017063604A (en) * 2015-09-24 2017-03-30 株式会社デンソー Controller for power conversion circuit
US11368088B2 (en) 2016-12-27 2022-06-21 Kyosan Electric Mfg. Co., Ltd. Power supply device and method for controlling power supply device
WO2018123080A1 (en) * 2016-12-27 2018-07-05 株式会社京三製作所 Power supply device and method for controlling power supply device
JP2018107967A (en) * 2016-12-27 2018-07-05 株式会社京三製作所 Power supply device and control method of power supply device
TWI726079B (en) * 2016-12-27 2021-05-01 日商京三製作所股份有限公司 Power apparatus, and control method of power apparatus
CN108333531A (en) * 2018-01-26 2018-07-27 郑州云海信息技术有限公司 A kind of multiphase switch power source efficiency debugging apparatus, method and system
CN112783246A (en) * 2019-11-05 2021-05-11 瑞萨电子株式会社 Semiconductor device and power management IC
JP2021078172A (en) * 2019-11-05 2021-05-20 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device and power supply management ic
US11742336B2 (en) 2019-11-05 2023-08-29 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device and power management IC
JP7273693B2 (en) 2019-11-05 2023-05-15 ルネサスエレクトロニクス株式会社 semiconductor equipment
JP2021103907A (en) * 2019-12-24 2021-07-15 トヨタ自動車株式会社 Control device for polyphase converter, polyphase converter system, and power supply system
US11463038B2 (en) 2019-12-24 2022-10-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for multi-phase converter, multi-phase converter system, and power supply system
DE102020132108A9 (en) 2019-12-24 2021-08-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha CONTROL DEVICE FOR MULTI-PHASE CONVERTER, MULTI-PHASE CONVERTER SYSTEM AND POWER SUPPLY SYSTEM
JP7367519B2 (en) 2019-12-24 2023-10-24 トヨタ自動車株式会社 Multiphase converter control device, multiphase converter system, and power supply system
JP2021158716A (en) * 2020-03-25 2021-10-07 トヨタ自動車株式会社 Power conversion device
JP7380372B2 (en) 2020-03-25 2023-11-15 トヨタ自動車株式会社 power converter

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